【正文】 程度上取決于表面粗糙度 表面殘余應(yīng)力對零件耐腐蝕性影響 拉應(yīng)力則降低耐腐蝕性 ??? 4．表面質(zhì)量對配合質(zhì)量的影響 表面殘余應(yīng)力會引起零件變形，使零件形狀和尺寸發(fā)生變化，因此對配合性質(zhì)有一定的影響。 拉應(yīng)力加劇疲勞裂紋的產(chǎn)生和擴展； 殘余壓應(yīng)力，能延緩疲勞裂紋的產(chǎn)生、擴展，而使零件疲勞強度提高。 適當?shù)募庸び不茏璧K已有裂紋的繼續(xù)擴大和新裂紋的產(chǎn)生，有助于提高疲勞強度。 2．表面質(zhì)量對零件疲勞強度的影響 在交變載荷作用下，零件表面粗糙度、劃痕、裂紋等缺陷員易形成應(yīng)力集中，并發(fā)展成疲勞裂紋，導(dǎo)致零件疲勞破壞。 表面層的加工硬化對耐磨性的影響 由于加工硬化提高了表面層的強度，減少了表面進一步塑性變形和咬合的可能。 輕載時 ，兩表面的紋理方向與相對運動方向一致時，磨損最?。划攦杀砻婕y理方向與相對運動方向垂直時，磨損最大。 表面粗糙度對摩擦副的影響 重載情況下 ，由于壓強、分子親和力和潤滑液的儲存等因素的變化，其規(guī)律與上述有所不同。 殘余應(yīng)力超過材料強度極限就會產(chǎn)生表面裂紋。 如磨削時常發(fā)生的磨削燒傷，大大降低表面層的物理機械性能。 表面層物理力學(xué)、化學(xué)性能 表示方法 (1)表面金屬層的冷作硬化 指工件在加工過程中，表面層金屬產(chǎn)生強烈的塑性變形，使工件加工表面層的強度和硬度都有所提高的現(xiàn)象。一般 運動副或密封件 對紋理方向有要求。 波距：峰與峰或谷與谷間的距離， 以 L表示； 波高：峰與谷間的高度，以 H 表示。 ????? ??????表面的幾何形狀特征 加工后表面形狀，總是以“峰”、“谷”的形式偏離其理想光滑表面。 (2)表面層金相組織變化。 研究機械加工表面質(zhì)量的目的 機械產(chǎn)品的失效形式 因設(shè)計不周而導(dǎo)致強度不夠； 零件的表面破壞（磨損、腐蝕和疲勞破壞） ???少數(shù) 多數(shù) 167。 實踐表明，零件的破壞一般總是從表面層開始的。 （ 1）再生顫振的產(chǎn)生過程 類似于加工精度中毛坯誤差的復(fù)映 1．再生原理 在實際的切削加工中，不是只有橫向進給，還有縱向進給，因此，刀具與已切過的上一轉(zhuǎn)表面接觸，即產(chǎn)生 重疊切削 。 在穩(wěn)定切削過程中，由于偶然的擾動(如材料的硬疵點、加工余量不均勻或沖擊等 )，工藝系統(tǒng)會產(chǎn)生一次自由振動，并在被加上表面上留下相應(yīng)的振紋。 (三 )自激振動的激振原理 切削過程中產(chǎn)生顫振的原因及機理很復(fù)雜，雖經(jīng)長期研究，目前尚無一種能闡明各種情況下產(chǎn)生顫振的理論。 自激振動系統(tǒng)維持穩(wěn)定振動的條件 是，在 — 個振動周期內(nèi)，從能源輸入到系統(tǒng)的能量 (E＋ )等于系統(tǒng)阻尼所消耗的能量 (E－ )。 2)自激振動是在沒有外力干擾下產(chǎn)生的一種不衰減運動 ， 維持振動所需的交變力是由振動過程本身產(chǎn)生的， 在切削過程中，停止切削運動，交變力也隨之消失，自激振動也就停止。這種 由振動系統(tǒng)本身 產(chǎn)生的交變力激發(fā)和維持的振動稱為 自激振動 ，通常也稱為 顫振 。 ? 2）頻率：強迫振動的頻率總與外界干擾力的頻率相同或成倍數(shù)關(guān)系 ? 3）幅值：強迫振動振幅的大小在很大程度上取決于干擾力的頻率與加工系統(tǒng)固有頻率的比值，若比值為 1，振幅達到最大值，此現(xiàn)象稱為共振。 (3)傳動機構(gòu)的缺陷和往復(fù)運動部件的慣性力引起的振動 有些加工方法如銑削、拉削及滾齒等，由于切削的不連續(xù)，導(dǎo)致切削力的周期性變化，引起強迫振動。 (1)系統(tǒng)外部的周期性激振力 如齒輪嚙合時的沖擊、帶傳功中的帶厚不均或接頭不良、滾動軸承滾動體誤差、液壓系統(tǒng)中的沖擊現(xiàn)象以及往復(fù)運動部件換向時的慣性力等，都會引起強迫振動。 振動對加工質(zhì)量和生產(chǎn)率有很大影響，主要表現(xiàn)在 : 二、強迫振動 如其它機床或機器的振動通過地基傳給正在進行加工的機床，引起工藝系統(tǒng)振動。 (3)影響機床、夾具和刀具壽命 振動使刀具受到附加動載荷，加速刀具磨損，有時甚至發(fā)生崩刃；同時振動使機床、夾具等零件的連接部分松動，從而增大間隙，降低剛度和精度，縮短其使用壽命。 質(zhì)量、彈簧和阻尼以外 3．自激振動 (二 )振動對機械加工的影響 (1)影響零件的表面質(zhì)量 振動破壞了工藝系統(tǒng)的各種成形運動，使工件與刀具的相對位置發(fā)生周期性的改變，因而振動頻率低時產(chǎn)生波度，振動頻率高時將增大表面粗糙度值。 既可指工藝系統(tǒng)以外 也可指工藝系統(tǒng)內(nèi)部由刀具和工件組成的切削系統(tǒng) 2．強迫振動 強迫振動 由 外界 周期性激振力引起和維持的振動。 振動的頻率就是系統(tǒng)的固有頻率； 自由振動將逐漸衰減。 工藝系統(tǒng)的振動 1．自由振動 2．強迫振動 3．自激振動 一、機械加工中的振動現(xiàn)象 (一 ) 機械振動的分類 ??? 自由振動 指的是當系統(tǒng)受到初始干擾力作用而破壞了其平衡狀態(tài)后，系統(tǒng)僅靠彈性恢復(fù)力來維持的振動。 效果 液體磨料強化工藝最宜于加工復(fù)雜型面，如鍛摸、汽輪機葉片、螺旋槳、儀表零件和切削刀具等。 方法 由于磨粒的沖擊和微量切削作用，使工件表面產(chǎn)生幾十微米的塑性變形層。 應(yīng)用 3．液體磨料強化 如圖所示，液體和磨料在 400 ～ 800kPa下，經(jīng)過噴嘴高速噴出，射向工件表面，借磨粒的沖擊作用，磨平工件表面的表面粗糙度并碾壓金屬表面。 F方法 滾壓工具 波峰被填充到相鄰的波谷中 表面產(chǎn)生冷硬層和殘余壓應(yīng)力 滾壓可以加工外圓、孔、平面及成形表面，通常在臥式車床、轉(zhuǎn)塔車床或自動車床上進行。零件經(jīng)噴九強化后，硬化層深度可達 ，表面租糙度 值可由 減少到 ，使用壽命可提高幾倍到幾十倍。零件經(jīng)噴九強化后，硬化層深度可達 ，表面租糙度 Ra值可由 減少到 ，使用壽命可提高幾倍到幾十倍。噴丸所用設(shè)備是壓縮空氣噴丸裝置或機械離心式噴丸裝置，這些裝置使珠丸能以 35～ 50m／ s的速度噴出。 噴丸強化 滾壓加工 液體磨料強化等 表面強化常用工藝方法 ??? 1．噴九強化 利用壓縮空氣或離心力將大量的珠丸 (直徑為 ～ 4mm)以高速打擊被加工零件表面，使表面產(chǎn)生冷硬層和殘余壓應(yīng)力，可以顯著提高零件的疲勞強度。 表面強化工藝 是指通過冷壓加工方法使表面層金屬發(fā)生冷態(tài)塑性變形，以降低表面粗糙度值，提高表面硬度，并在表面層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。 最終工序加工方法的選擇可參考下表 各種加工方法在工件表面殘留的內(nèi)應(yīng)力情況。 滾動磨損來自 滾動摩擦的機械作用 物理化學(xué)方面 綜合作用 ? 從提高零件抵抗?jié)L動摩擦引起的磨損考慮，最終工序應(yīng)選擇能在表面層下深 h處產(chǎn)生壓應(yīng)力的加工方法。 當表面層的壓縮工作應(yīng)力超過材料的許用應(yīng)力時，將使表面層金屬磨損。 從抵抗粘接磨損、擴散磨損、化學(xué)磨損考慮對殘余應(yīng)力的性質(zhì)無特殊要求時，應(yīng)盡量減小表面殘余應(yīng)力值。 1. 疲勞破壞 機器零件表面上局部產(chǎn)生微觀裂紋 在交變載荷的作用下 拉應(yīng)力作用下 原生裂紋擴大 導(dǎo)致零件破壞 滑動摩擦的機械作用 物理化學(xué)方面的綜合作用 2．滑動磨損 指的是兩個零件作相對滑動，滑動面逐漸磨損的現(xiàn)象。 1．疲勞破壞 2．滑動磨損 3．滾動磨損 零件破壞形式 ???零件表面層金屬的殘余應(yīng)力將直接影響機器零件的使用性能。 以淬火鋼磨削為例 淬火鋼原來的組織是馬氏體 g/cm3 磨削加工后 表層可能產(chǎn)生回火，馬氏體變?yōu)橹楣怏w g/cm3 密度增大而體積減小 表面產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力 導(dǎo)致 結(jié)果 總結(jié) 熱因素主導(dǎo)： 表面發(fā)生熱塑性變形 —— 表層 拉伸 表面未發(fā)生熱塑性變形 —— 表層 壓縮 塑性變形（力因素）主導(dǎo) —— 表層壓縮 若金相組織變化： 產(chǎn)生淬火燒傷 —— 表層 壓縮 產(chǎn)生退（回）火 —— 表層 拉伸 四、提高和改善零件表面層的物理力學(xué)性能的措施 因此，最終工序加工方法的選擇，須考慮零件的具體工作條件及零件可能產(chǎn)生的破壞形式。 在切削熱作用下產(chǎn)生熱膨脹 金屬基體溫度較低 工件加工表面 表層產(chǎn)生熱壓應(yīng)力 切削時 切削過程結(jié)束時 溫度下降，已產(chǎn)生熱塑性變形的表層收縮 基體表層收縮 結(jié)果 表面產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力 (3)金相組織變化引起的殘余應(yīng)力 如：馬氏體密度為 g/cm3，奧氏體密度為 g/cm3， 珠光體密度為 g/cm3，鐵素體密度為 g/cm3； 切削時產(chǎn)生的高溫會引起表面層金相組織變化。 在切削力作用下，已加工表面產(chǎn)生強烈的塑性變形。這種應(yīng)力即為表面層的殘余應(yīng)力。 增加切削液的流量和壓力 采用特殊噴嘴 采用多孔性砂輪 比較有效的冷卻方法 將切削液大量地噴注在已經(jīng)離開磨削區(qū)的工件表面上。 采用切削液帶走磨削區(qū)的熱量可以避免燒傷。 (3)砂輪的選擇 一般來說，選用 粗粒度砂輪 磨削，不容易產(chǎn)生燒傷。 硬度、強度越高，韌性越大，磨削熱量越多； 導(dǎo)熱性差的材料，如耐熱鋼、軸承鋼、不銹鋼等。 ?實踐證明，同時提高砂輪速度和工件速度，可以避免燒傷。同時，為了彌補因增大工件速度而造成表面粗糙度值增大的缺陷，可以提高砂輪速度。 磨削熱 是造成磨削燒傷的根源，故改善磨削燒傷可有兩個途徑： ???(1)合理選擇磨削用量 (2)工件材料 (3)砂輪的選擇 (4)冷卻條件 改善措施 ? 磨削深度 ↓，工件縱向進給量和工件速度 ↑ ，砂輪與工件表面接觸時間相對 ↓，因而熱的作用時間 ↓ ， 磨削燒傷 ↓ 。磨削時很容易產(chǎn)生這種現(xiàn)象。其下為硬度較低的回火索氏體和托氏體，導(dǎo)致表面層總的硬度降低，這稱為 淬火燒傷 。 (一般中碳鋼為 720 ℃ ，但超過馬氏體的轉(zhuǎn)變溫度 (一般中碳鋼為 300℃ )，這時馬氏體將轉(zhuǎn)變?yōu)橛捕容^低的回火托氏體或索氏體，這叫 回火燒傷 。 磨削燒傷將嚴重地影響零件的使用性能。 1．表面層金相組織變化與磨削燒傷原因 機械加工過程中，在工件的加工區(qū)及其鄰近的區(qū)域， 溫度會急劇升高 ，當溫度超過工件材料金相組織變化的臨界點，就會發(fā)生金相組織變化。 1)表面層的顯微硬度 HV 2)硬化層深度 h0 3)硬化程度 N 2．加工硬化的衡量指標 ??? HV0 —— 金屬原來的顯微硬度 二、表面層金相組織變化與磨削燒傷 對于磨削加工來說，由于單位面積上產(chǎn)生的切削熱比一般切削方法要大幾十倍，易使 工件表面層的金相組織發(fā)生變化，從而使表面層的硬度和強度下降，產(chǎn)生殘余應(yīng)力甚至引起顯微裂紋。這種現(xiàn)象稱為加工硬化，又稱作 冷作硬化或強化 。切削熱在一定條件下會使金屬在塑性變形中產(chǎn)生回復(fù)現(xiàn)象，使金屬失去加工硬化中所得到的物理力學(xué)性能，這種現(xiàn)象稱為 軟化 。有三個方面： ? 1）冷作硬化 ? 2）金相組織變化 ? 3）殘余應(yīng)力 167。但必須選擇適當?shù)睦鋮s方法和切削液。 切削液 砂輪磨削時溫度高，熱的作用占主導(dǎo)地位。 對表面粗糙度有顯著影響 (3)與加工條件有關(guān)的因素 包括磨削用量、冷卻條件及工藝系統(tǒng)的精度與抗振性等。 塑性大、導(dǎo)熱性差的耐熱合金易使砂粒早期崩落，導(dǎo)致磨削表面粗糙度值增大。 砂輪的修整質(zhì)量 ?修整工具 修整砂輪的縱向進給量 砂輪的修整質(zhì)量 砂輪的修整是用金剛石除去砂輪外層己鈍化的磨粒，使磨粒切削刃鋒利，降低磨削表面的表面粗糙度值。 砂輪的粒度要適度 砂輪硬度要合適 砂輪的硬度是指磨粒受磨削力后從砂輪上脫落的難易程度。 (1)與磨削砂輪有關(guān)的因素 主要是砂輪的粒度、硬度以及對砂輪的修整等。 ?砂輪太硬，使表面粗糙度增大； ?砂輪選得太軟，使表面粗糙度值增大。 （ 1）磨削用量